KR100259240B1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인간의 P300파의 잠복기를 지연시키지 않는 광을 복사하는 조명장치에 관한 것이다.

이러한 광은 조명에 사용될 때, 인간의 인지 및 판단력을 감소시키지 않는다.

조명장치는 시작업에서의 능률과 정밀성을 항상 요하는 여러 조명에 이용된다.

Description

조명장치

제1도는 본 발명을 따르는 실시예의 전기적 구성성분의 회로도.

제2도는 제1도의 실시예에서의 파형도.

제3도는 상이한 광원을 사용한 조명하에서 피험자가 시작업을 할 때 인간의 ERP에서의 P300 파의 출현을 표시한 뇌전도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 백열전구 2 : 이상전류 검출회로

3 : 마이크로컴퓨터 AC : 교류전원

DCR : 쌍방향 도통제어 정류소자 D1 ∼ D3 : 다이오우드

C1 ∼ C2 : 콘덴서 R1 ∼ R4 : 저항

VR : 조광용 가변저항기

본 발명은 조명장치, 특히 조명에 사용될 때 사용자의 인지 및 판단력을 감소시키지 못하게 하는 광을 복사하는 조명장치에 관한 것이다.

시작업(visual task)을 하는 경우, 적절하지 못한 조명을 사용하면 작업자 또는 오퍼레이터의 인지 및 판단력을 흔히 감소시킨다. 예컨대, VDT 책상이 나쁜 조명을 받고 있을 때, 섬세한 문자 및 데이타 표시유닛 및/또는 키이보드상의 도형의 세부를 인지할 수 없게 되어 오작업이 증가하거나 작업시간이 길게 되어 작업 효율을 저하시킨다. 칼라 코오디네이션(color coordination)의 경우에 미묘한 색식별이 필요하므로 부적절한 조명을 이용할 경우, 오작업이 증가 및/또는 작업시간이 연장되어 작업 효율을 저하시킨다.

따라서, 작업 및 연산 능률이 인간의 인지 또는 판단력에 의존하는 여러 작업에서 높은 수준으로 인지 또는 판단력을 유지시키는 조명을 사용하는 것이 필요불가결하다.

그러나, 조명에 관한 과거의 논의는 조명의 밝기와 연색성이 집중되었고, 조명과 인간의 인지 및/또는 판단력의 연관성은 토론되지 않았다.

본 발명의 목적은, 조명에 사용될 때 사용자의 인지 및 판단력을 감소시키지 않는 조명장치를 제공하는 것이다. 이러한 조명장치를 개발하기 위해 본 발명자들은 먼저, 시작업(視作業)으로 인한 인간의 인지 및 판단력의 감소를 정량화하는 여러 파라미터를 연구했다.

본 발명자들은 신경내과나 소아과 영역에서 정신장해자나 유유아(乳幼兒)의 인지 및 판단력의 임상검사방법으로 알려진 사상(事象) 관련전위(event related potential, 이하 EPR이라 함)에 착안하여 인간의 인지 및 판단력의 연관성을 연구한 결과, 인지 및 판단력이 감소하면, 인간 ERP에 있어서의 P300파(wave)의 출현잠시(出現潛時 : latency)가 지연하는 현상을 발견하였다. 또한, 인지 및 판단력이 감소함에 따라 P300파의 지연이 증대되고, 인간의 인지 및 판단력에 미치는 조명의 영향은 지연정도를 측정함으로써 정량화 할 수 있다는 것을 발견하였다.

예컨대, 마사토 푸구다등의「신경진보」제32권, 제1호, 136∼176페이지(1988), 미키오 오사와 등의「임상뇌파」제31권, 제2호, 103∼109 페이지(1989), 및 히데오 에노키의「뇌파 및 근전도」제18권, 제1호, 60∼67 페이지(1990)에 기재되어 있는 바와 같이, ERP라 함은 시각 자극 및 청각자극 등의 감각자극이 대뇌피질에서 처리되는 과정에서 유발되는 전이이며, 통상적으로 두 개의 전위파로 되어 있다. 이들 전위중에서 자극에서부터 300 밀리초 전후의 잠복기를 두고 나타나는 양성의 ERP를 "P300파"라 부르고, 자극에서부터 100 밀리초 전후의 잠복기를 두고 나타나는 음성의 ERP를 ''N100파"라 부르고 있다.

이러한 발견을 토대로 본 발명자들은 여러 광원을 검색한 결과, 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연하지 않는 광은, 조명으로 사용할 때 인간의 인지 및 판단력을 감소시키지 않고, 시작업시 작업의 능률과 정밀도를 향상시키는 조명장치에 적합하다는 것을 알았다.

특히, 본 발명은 인간의 ERP에 있어서의 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않는 광을 복사하는 조명장치에 관한 것이다.

"인간의 ERP에 있어서의 P300파의 출현잠시를 지연하지 않는다"는 것은 시작업을 포함하는 작업을 광조명 아래서 할 때 P300파의 출현잠시가 시작업 전후에서 변하지 않는다는 것을 의미한다. 구체적으로 말하면, 예컨대 뇌파계를 사용하여 아래에 나온 방법으로 측정할 경우, 시작업을 하기전 P300파의 출현잠시를 100으로하면, 약 60분간의 시작업을 부하했을 때의 출현잠시의 지연이 약 7 %, 바람직하기로는 5 % 이내인 것을 말한다.

이어서 본 발명의 조명장치의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. 본 발명의 조명장치는 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않는 광을 복사하는 광원과, 이 광원에 통전(通電)을 하는 전원을 포함한다.

이러한 광원에는 백열전구가 알맞고, 그것이 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 지연시키지 않는 광을 복사하는 한 어떠한 백열전구도 본 발명에 사용할수 있다. 특정의 백열전구로서는 예컨대, 크세논 가스 봉입 백열전구, 크립톤 가스봉입 백열전구 및 아르곤 가스 봉입 백열전구가 있고, 이들은 광 특성이 뛰어나고 쉽게 취급할 수 있어 저렴하게 제조할 수 있다.

한편, 인간의 인지 및 판단력에 미치는 광의 영향과 광에 포함되는 자외선 성분간에는 밀접한 관계가 있다. 본 발명자들은 백열전구에서 복사하는 광으로서 약 290∼400nm의 파장을 가진 자외선이 풍부한 광은 조명에 사용될 때 고수준으로 인간의 인지 및 판단력을 유지한다는 것을 발견했다. 이에 따라, 어떠한 백열전구의 경우라도 자외선이 투과하기 쉬운, 예컨대, 연질유리제 및 석영 유리제의 전구를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 백열전구를 광원으로 하고, 그 정격을 초과하는 직류전압, 바람직하기로는 정격의 약 105∼130 %의 직류전압을 통전시키면, 상기한 파장영역내의 광에너지(W/㎚/㎠)는 그 정격전압에서 통전할 경우보다 약 2∼10배, 바람직하기로는 2∼7배로 증가하게 된다.

백열전구 중에서도 본질적으로 크세논 가스 및 질소 가스로 된 조성물을 텅스텐 필라멘트를 가진 유리전구에 봉입시킨 크세논 가스 봉입 백열전구와, 크립톤 가스와 질소 가스로 된 조성물을 상기와 같은 유리전구에 봉인시킨 크립톤 가스 봉입 백열전구는 모두가 수명이 긴 외에도 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 지연하지 않는 광을 용이하게 복사시킬 수 있기 때문에 본 발명에서 광원으로서 우수하다.

크세논 가스 봉입 백열전구의 경우에, 정격전압, 정격전류, 유리전구의 재질 및 마무리 등에 의존하더라도 유리전구에 봉입하는 조성물로서는 약 15 체적 %을 초과하여 약 80 체적 %를 초과하지 않는 범위, 바람직하기로는 약 20∼75 체적 %의 범위의 크세논 가스가 사용된다. 크세논 가스 본래의 바람직한 광 특성을 발휘하고 수명시간을 길게 하기 위해 적당한 아아크 개시전압을 유지하면서 크세논 가스의 배합 비율을 될 수 있는 한 최대로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조성물의 봉입량은, 통상, 유리전구의 내압이 점등시에 약 700∼800 torr가 되는 양으로 봉인시킨다.

상기에서 설명한 광원에 소정의 광을 복사시키기 위해서는, 통상적으로 그 정격을 초과하는 전압, 바람직하기로는 정격의 약 105∼130 %의 전압, 더욱 바람직하기로는 직류전압으로 통전시킨다. 상기 범위외의 전압에서의 통전은 설사 통전전압이 직류일지라도 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시가 지연하기 때문에 소기 목적을 성취하기가 어렵게 된다. 즉, 통전전압이 위에서 설명한 범위보다 낮으며, 필라멘트의 온도가 저하하여 복사광에서의 적외선 성분이 현저하게 증가하므로 위에서 설명한 소기의 인지 및 판단력을 얻기가 곤란하다. 한편, 통전전압이 상기 범위를 초과하면, 전광속(全光束) 및 색온도 모두가 현저히 증가하지만 글래어(glare)가 현저히 증가하여, 오히려 사용자의 인지 및 판단력을 감소시킨다. 더욱이 통전전압이 높으면 백열전구의 수명을 현저하게 짧게 한다는 사실을 종합해 보면, 상기에서 설명한 범위의 전압이 가장 바람직하다. 용도에도 따르지만 이 경우의 전광속은 통상 약 600∼1300 루멘의 범위로 설정한다.

이러한 전압에서 백열전구를 통전시키는 전원수단에 대해 설명한다. 전원이 백열전구에 이러한 전압을 공급할 수 있는 전원이라면 어떠한 전원도 본 발명에 이용할 수 있다. 예컨대, 100 또는 110 V의 정격전압, 40∼100 W의 정격전력의 백열전구인 경우는, 전등선등의 교류전원으로부터의 교류를 콘덴서 등의 평활수단을 가진 정류회로에 의해 직류로 전환하여 얻어지는 약 105∼140 V의 직류전압으로 통전하면 좋다.

바람직한 전원수단의 구체적인 구성은 다음과 같다.

(ⅰ) 본질적으로 교류를 직류로 바꾸는 정류회로를 포함하는 전원.

(ⅱ) 교류를 직류로 바꾸는 정류회로와, 정류 회로의 출력단에 접속된 주전로를 가진, 고속으로 ON/OFF 가능한 스위칭 소자와, 그 스위칭 소자의 주전로에 접속되어 그 고주파의 출력전압을 직류로 바꾸는 평활회로와, 그 평활회로의 출력단에 접속되어 그 출력전압을 기준전압과 비교하는 귀환 증폭회로와, 그 귀환 증폭회로로부터의 제어신호의 펄스폭을 변조하여 스위칭 소자를 ON/OFF 제어하는 펄스폭 변조회로를 포함하는 스위칭 전원.

(ⅲ) 교류전원에 접속된 입력단과 백열전구에 접속된 출력단을 가진, 교류를 직류로 하는 정류회로와, 상기 교류전원과 정류회로 사이에 접속된 주전로를 가진 제어정류소자와, 그 제어정류소자의 제어극에 접속된 출력단을 가지고, 교류전원의 영 교차점(zero-crossovers) 시간 간격에 근거하여 제어정류소자의 도통(conduction)을 위상 제어하는 위상제어회로를 포함해서 된 위상제어 전원.

상기 (ⅰ)의 전원수단으로서는, 예컨대, 일본국 특개소 제193,398/86호 공보, 제185,516/87호 공보 및 제88,792/88호 공보에 개시된 전원수단이 적합하다. 상기 (ⅱ)의 전원수단으로서는, 예컨대 일본국 특허출원 제55,743,91호 명세서에 개시된 전원수단이 적합하다.

상기 (ⅲ)의 전원수단의 예로서는 교류전원에 접속된 입력단과 백열전구에 접속된 출력단을 가진, 교류를 직류로 바꾸는 전파(full-wave) 정류회로와, 상기 교류전원과 전파정류회로 사이에 접속된 주전로를 가진 쌍방향 제어정류소자 및 쌍방향 제어정류소자의 제어극에 접속된 출력단을 가지고, 교류전원의 영 교차점간의 시간간격에 근거하여 쌍방향 제어정류 소자의 도통을 위상 제어하는 마이크로컴퓨터화 된 위상제어회로를 포함해서 된 것이 적합하다. 이러한 유형의 전원수단은 매우 안정한 위상제어를 나타내고 조광(調光) 기능을 부여하는 것도 용이하다. 마이크로컴퓨터화 된 위상제어회로를 이용하면, 조명장치의 전기적 구성 부품을 비교적 적은 부품으로 구성할 수 있기 때문에 크기가 소형이고 비용이 저렴한 고성능 조명장치를 용이하게 제작할 수 있다.

위에서 설명한 모든 형태의 전원수단에 있어서도, 스위치 ON 했을 때 필라멘트 및/또는 평활회로에 유입할 경우가 있는 돌입전류를 제한하기 위한 돌입전류 제한회로를 구성한다거나, 더욱이는 필라멘트가 단선시 백열전구를 포함하는 전류통로에 유입할 경우가 있는 아아크 방전전류를 제한하기 위한 아아크 방전제한 회로를 구성해도 좋다. 또한, 이 경우에도 (ⅲ)의 전원수단은 위상제어회로에 소프트 스타트(soft start) 기능을 부여함과 아울러, 그 위상제어 수단에 백열전구를 포함하는 전로에서의 이상전류를 검지하는 이상전류 검지회로를 연동시킴으로써, 이들 돌입전류 및 아아크 전류방전전류를 보다 간편하고도 효과적으로 제한할 수 있다.

본 발명의 조명장치의 형상 및 형태는 그의 용도에 따라 적절한 것으로 할수 있다. 즉, 본 발명의 조명장치에 의하여, 예컨대, 개인주택, 다세대 주택, 아파트 단지 등의 주택이나, 예컨대 도서관, 학교, 스튜디오, 미용실, 병원, 동식물 공장을 포함하는 공장, 회사건물, 사무실, 여관, 호텔, 레스토랑, 대연회장, 예식장, 회의장, 콘서트홀, 상점, 슈퍼마켓, 데파트, 미술관, 박물관, 홀, 비행기, 차량, 수용장, 체육관, 경기장, 축사, 계사, 양어장 등의 각종 시설의 실내외를 조명하기 위해서는 위에서 설명한 광원 및 그것을 통전하기 위한 전원수단을, 예컨대 아암 라이트, 데스크 라이트, 허리케인 램프, 테이블 램프, 미니 램프 등의 탁상조명기구, 혹은 예컨대, 선반등, 천장고정등, 다운 램프(down lamp), 팬턴트 램프, 샌들리에 램프, 스워지 램프, 마루 램프, 정원등, 게이트 램프 등의 실내외용 조명기구에 수용히여 설치하는 것도, 이들 조명기구를 주택이나 시설에 있어서의 서재, 아틀리에, 어린이방, 침실, 리빙룸, 다이닝룸, 부엌, 화장실, 샤워실, 목욕실, 통로, 계단, 발코니, 기둥, 독서실, 교실, 홀, 로비, 대기실, 치유실, 수술실, 제어실, 사무실, 제도실, 실험실, 라운지, 객실, 서기실, 요리실, 운전실, 사육실, 재배실의 실내외의 적당한 장소에 설치하면 좋다.

본 발명에 의한 조명장치의 보다 체계적인 용도에 있어서는 본 발명의 조명장치를 유닛화함과 아울러 그 유닛의 복수를 주택이나 빌딩의 적당한 장소에 설치하여, 이들 유닛에, 예컨대 조광회로나 스위칭 회로 등을 설치한 조명 제어시스템에 의해 개별 배선방식, 전용선 다중, 배선방식, 전화회선 이용방식, 전력선 반송 방식, 광섬유방식 등의 유선식 제어방법이나, 혹은 광선식, 전파제어식, 초음파방식 및 인공음 방식 등의 하나 이상의 무선 또는 유선 제어방식을 적용한다. 따라서, 본 발명의 복수의 조명유닛을 조명패턴 제어, 타임 스케줄 제어, 일광센서 연동 제어, 벽스위치 제어, 집중 제어 및/또는 조광 제어를 할 수 있다. 이것은 대형주택이나 빌딩에서 실내외 조명에 매우 유용하다. 특히, 주택 조명에서 홈버스 시스템(home bus system)을 이용함으로써 본 발명의 조명장치 하나 이상을 조명장치를 다수의 전기 기기와 함께 통합 제어할 수 있다. 이 경우에, 다수의 광원을 통전시키고, 조광이 용이하며, 대전력을 쉽게 공급하고, 소형 및 경량화할 수 있기 때문에, 위에서 설명한 (ⅱ)형 또는 (ⅲ)형의 전원수단을 이용한 조명장치가 유리하다.

다음에, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

도면에서 실선은 본 발명의 경우이고, 점선은 그 정격 교류전압으로 백열전구를 통전하는 경우(대조 1)이고, 파선은 그의 정격 교류전압으로 3파장 대역발광형광등을 통전하는 경우(대조 2)이다.

[실시예]

도 1은 본 발명에 의한 실시예의 전기적 구성부분의 회로도이다.

도면에서, D1은 브리지 다이오우드이고, 그 입력단은 전동선 등의 교류전원(AC)에 접속되어 있다. 브리지 다이오우드(Dl)와 교류전원(AC) 사이에 쌍방향 도통제어 정류소자(DCR)의 주전로 및 저항기(R1)가 설치되어 있다. 브리지 다이오우드(D1)의 출력단에는 평활수단으로서의 콘덴서(C1)와 하나 이상의 백열전구(1)가 병렬로 접속되어 있다.

저항(R1)은 주전로에서 발생하는 이상전류를 검출하고, 저항(R1)의 양단은 이상전류 검출회로(2)의 입력단에 접속되어 있다.

(3)은 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)를 위상제어하는 마이크로컴퓨터인데, IC 팁형으로 제공된다. 마이크로컴퓨터(3)에는 교류전원(AC)의 영 교차점을 검출하고, 영 교차점간의 시간을 계측하여 교류전원(AC)의 주파수를 판정하는 영 교차점 검출기능, 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 제어극(G)에 미리 설정된 비율로 위상각이 점증하는 구동신호를 공급하는 위상제어기능 및 외부에 설치되는 조광용 외부 가변저항과 연동하여 구동신호의 위상각을 설정하는 아날로그, 디지털 변환기능 등이 부여되어 있다.

마이크로컴퓨터(3)의 교류신호 입력단자(IN)는 저항(R2)을 통해 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 단자(T1)에 접속되어 있고, 마이크로컴퓨터(3)는 단자(T1)의 전압을 근거하여 교류전원(AC)에서의 영 교차점을 검출한다. 한편, 마이크로컴퓨터(3)의 구동신호 출력단자(OUT)는 저항(3)을 통해 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 제어극(G)에 접속되어 있어 마이크로컴퓨터(3)에서 발생하는 구동신호는 저항(R3)을 통해 제어극(G)에 공급된다. 마이크로컴퓨터(3)의 조광신호 입력단자(A/D)는 조광용 가변저항기(VR)의 이동자에 접속되어 있어 아날로그/디지털 변환기능이 이동자의 위치에 근거하여 구동신호의 위상각을 설정한다. 조광용 가변저항기(VR)의 고정자는 마이크로컴퓨터(3)의 전원단자(VDD) 및 (VSS)에 접속되어 있다. 마이크로컴퓨터(3)의 전원단자(VDD) 및 (VSS)는 저항(R4) 및 다이오우드(D2)를 통해 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 단자(Tl) 및 (T2)에 접속되어 있다. 전원단자(VDD) 및 (VSS)에는 정전압 다이오우드(D3)와 콘덴서(C2)에 병렬 접속되어 있고, 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 단자(T1) 및 (T2) 사이에서 발생하는 전압은 저항(R4)을 통해 다이오우드(D2)에 의해 정류되어 콘덴서(C2)에 의해 평활되고, 정전압 다이오우드(D3)에 의해 안정화 되어 마이크로컴퓨터(3)에 공급된다. 이상전류 검출회로(2)의 출력단은 마이크로컴퓨터(3)의 리셋트 단자(RESET)에 접속되어 있어, 리셋트신호가 이상전류 검출회로(2)로부터 공급되면, 위상제어 기능이 구동신호의 공급을 정지하여 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)를 소호(消弧)하도록 되어 있다.

이어서 본 실시예의 동작에 대해 설명한다. 스위치가 온(ON) 되면, 마이크로 컴퓨터(3)는 영 교차점 검출기능에 의해 검출된 영 교차점에 근거하여 도 2(a)에 도시된 펄스를 형성하여 그 시간간격으로부터 교류전원(AC)의 주파수를 판별한다. 이어서 마이크로컴퓨터(3)는, 도 2(b)에 나온 교류전원(AC)의 상승 엣지 및 감쇄 엣지(rising and decaying edges)로부터 소정의 시간만큼 지연하는 구동펄스를 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 제어극(G)에 공급하고, 쌍방향 도통 제어소자(DCR)는 이 구동펄스에 의해 점호(点弧)한다. 도 2b에 도시되어 있듯이, 구동펄스의 위상각은 처음에는 저레벨로 나타난 다음 소정의 시간동안 고레벨로 된다. 이러한 이유 때문에, 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)의 주전로를 통과하는 전류는 도 2c에 흑색표시로 나타낸 바와 같이 전류크기가 시간경과에 따라 증가하는 파형을 나타낸다. 그리고 이때의 브리지 다이오우드(D1)에 의한 정류파형은 도 2d에 흑색표시로 한 바와 같이 된다. 브리지 다이오우드(D1)의 정류출력은 콘덴서(C1)에 의해 평활되고, 백열전구(1)의 양단에는 도 2e에 도시되어 있듯이, 시간이 경과함에 따라 전압치가 증가하는 직류가 인가된다. 일반적으로, 교류전원(AC)의 주파수가 변화면 콘덴서(C1) 양단의 전압이 약간 변화한다. 본 실시예에서는 교류전원(AC)의 주파수가 50 Hz일 때 마이크로컴퓨터(3)가 구동펄스의 위상각을 60 Hz의 경우보다 더 큰 레벨이 되도록 자동적으로 조절하기 때문에, 콘덴서(C1) 양단의 전압은 교류전원(AC)의 주파수와는 무관하게 일정한 레벨로 된다.

스위치를 온(ON)한 후, 일정시간 동안 증가한 백열전구(1) 양단의 전압은 그 일정시간이 경과하면 조광용 가변저항기(VR)에 의해 설정되는 일정값으로 고정된다. 교류전원(AC)의 실효치를 100 %로 하면, 백열전구(1) 양단의 전압치는 조광용 가변저항기(VR)를 조작함으로써 약 20∼130 %의 범위에서 변화시킬 수 있다.

따라서, 본 실시예의 조명장치를 사용하면 백열전구(1)를 통전시키는 직류전압은 항상 0(zero) 볼트로부터 소정의 일정치까지 단계적으로 점차 증가한다. 이러한 이유 때문에, 스위치 온(ON)시의 필라멘트의 저항은 백열시의 저항보다 낮은 경우라도 필라멘트에 돌입전류가 흐르지 못하므로, 돌입전류로 인한 백열전구(1)의 수명단축을 효과적으로 방지할 수 있다.

그런데 사용중에 백열전구(1)의 필라멘트가 단선되면 그 단선 간극에서 아아크 방전이 발생하여, 백열전구(1)를 포함하는 전로에서 대전류가 유입하여 회로소자를 손상 및 파피시킬 수도 있다. 본 실시예에서는, 저항(R1)의 저항치에도 따르지만 이러한 아아크 방전이 발생하면, 수볼트에 달하는 이상전압이 저항(R1)에서 발생한다. 이상전류 검출회로(2)는 저항(Rl) 양단에서 발생하는 이상전압을 검지하면 마이크로컴퓨터(3)에 리셋트 신호를 보낸다. 이 마이크로컴퓨터(3)는 이 신호를 수신하면 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)에 대한 구동펄스를 정지하고, 쌍방향 도통 제어정류소자(DCR)를 소호하여 전로를 차단하므로 아아크 방전을 정지시킨다.

따라서, 본 실시예에서는 사용중에 아아크 방전이 발생하더라도 그에 따른 대전류에 의해 회로소자가 결코 손상 및 파괴되지 않는다. 저항(R1)에는 회로가 정상동작중일 때의 전력소비를 최소로 하기 때문에, 통상적은 낮은 저항(R1)이 사용된다.

위에서 설명했듯이, 이 실시예는 주회로소자로서 마이크로컴퓨터를 중심으로하여 구성되어 있기 때문에 조광기능을 하는 조명장치를 적은 회로소자로써 구성할수 있어, 크기 및 무게가 감소한 저렴한 조명장치를 제조할 수 있다. 마이크로컴퓨터가 경시변화, 온도변화, 더욱이는 저항 및 콘덴서에 의한 충/방전회로의 불안정의 영향을 받기 어렵기 때문에, 조명장치의 조광 불량을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예는 영 교차점 검출기능, 돌입전류 제한기능 및 아아크 방전전류 제한기능이 부여되어 있기 때문에, 전등선의 주파수가 상이한 여러 지역에서 안전하게 사용할 수 있다.

본 발명의 효과를 아래의 실시예에 나온 조명장치를 사용한 여러 실힘예와 관련해서 설명한다.

[실험예 1]

"10/20 국제 뇌파학회 연합표준 전극 배치법"에 따라 8명의 남성(19∼23세, 평균연령 21세)의 머리부분의 F_Z, C_Z, P_Z에 생체전극을 설치하고, 각각의 피험자를 실시예에 나온 6개의 다운 라이트(down light)를 천정에 설치한 실내에 수용하였다. 이어서, 유발전위 측정장치 "SYNAX ER7100형(일본 전기 三榮 주식회사 제조)"와 헤드폰을 통해 음(音) 자극을 하면서 피험자의 ERP를 측정하고, 얻어진 데이터 신호를 30회 가산 연산처리하여 기록하였다. 음 자극으로는 일본국 뇌파, 근전도학회 유발전위 검사법 위원회가 추천하는 오드볼 과제(oddball task)를 채용하고, 오드볼 과제에서 1 kHz 순음을 사용한 고빈도 자극과 2 kHz 순음을 사용한 저빈도 자극을 자극간격 0.7 Hz에서 음압이 7 Hz, 저빈도 자극의 표시확율이 20 %가 되도록 표시하고, 저빈도 자극을 ERP 측정을 위한 목표자극으로 사용하였다.

측정개시전에, 피험자에게 이들 두 종류의 음을 듣게 하여 목표자극을 충분히 인식시키고, 측정중에 피험자에게 저빈도 자극의 회수를 세게 하고, 측정후 그 합계수를 보고하게 하였다. 이러한 방식으로 시작업을 하기전의 ERP를 측정한 후, 피험자에게 크레펠린(Kraepelin) 테스트에 의한 시작업을 한 시간에 걸쳐 부하한 후, 즉시 위와 같은 방식으로 하여 시작업 부하후에 있어서의 ERP을 측정하여 기록하였다. 측정완료 후, 시작업 부하전후의 C_Z의 P300파의 출현잠시를 기록된 데이터에서 구하였다. 상기 측정을 다른 8명의 피험자에 대해 되풀이하였다.

이 실험에서, 실리카 코우팅 내면을 가진 연질 유리전구에 크세논 가스와 질소가스를 약 7 : 2의 용적비로 봉입한, 정격전압 100V, 정격전력 60W의 크세논 가스 봉입 배열전구를 다운 라이트의 광원으로 사용하고, 도 1에 도시된 회로의 전원수단에 의해 직류 116 V에서 통전하였다. 시작업은, 피험자를 작업대를 향해 자연스런 자세로 의자에 앉게한 상태에서 부하하고, 시작업을 하는 동안 작업대 위의 조도는 550 ± 70 룩스로 하였다. 측정은 피험자의 생리상태를 안정하게 하기 위해 이른 아침에 일정한 시간에 시작하였다.

대조로서, 정격전압 100 V, 정격전력 100 W의 아르곤 가스 봉입 백열전구를 교류 110 V에서 통전하여 얻어진 광(대조 1) 및 100 V의 정격전압, 27 W의 정격전력의 3파장역 발광형 형광등을 100 V에서 통전하여 얻어진 다른 광(대조 2)을 위와 같은 방식으로 실험하였다.

얻어진 P300파의 출현잠시를 다음 식에 대입하여 P300파의 출현잠시 지연율(%)을 산출하였다.

여기서, "A"는 시작업 부하후의 출현잠시를 나타내고, "B"는 시작업 부하전의 출현잠시를 나타낸다.

결과를 표 1 및 도 3에 나타낸다. 표 1의 지연율(%)은 8회의 측정의 평균치이고, 참고로 통상적인 방법으로 측정한 각 광원의 색온도(K) 및 평균 연색(演色) 평가수(Ra)를 아울러 기록하였다.

[표 1]

표 1의 결과로부터 분명하듯이, 본 발명에 의한 조명장치를 이용할 때, 1시간에 걸친 시작업이 종료한 직후의 P300파의 출현잠시 지연율이 평군 3 %로서 극히 낮았는데, 환언하자면, 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않음이 판명되었다. 이것은 본 발명의 조명장치가 복사하는 광을 조명에 사용하면 사용자의 인지 및 판단력을 거의 감소시키지 않는다는 것을 시사하고 있다.

이에 대하여 3파장역 발광형 형광등을 사용한 대조 2의 경우에는, 시작업 종료직후의 출현잠시 지연율이 평균 24 %이나되어, 대조 2는 인간의 ERP에 있어서의 P300파의 출현잠시를 현저하게 지연시킨다는 것을 확인할 수 있다. 대조 2만큼 현저하지는 않지만, 아르곤 가스 봉입 백열전구를 정격대로의 교류전압으로 통전하는 대조 1의 경우에서도 마찬가지 경향이 나타나서, 시작업 종료직후의 지연율이 약 10 %나 되었다.

도 3은 어떤 피험자의 ERP를 표시하는데, 상이한 광원을 이용하면 같은 피험자에 대해 시험할지라도 P300파의 출현잠시가 유의하게 변화함을 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 조명장치를 사용한 조명하에서 시작업을 부하하면 P300파의 출현잠시가 시작업 부하전후에 변하지 않고, 시작업 종료직후 관찰된 파형도 명확하고 강하였다. 한편, 대조 1 및 2에서 알 수 있듯이, 출현잠시는 본 발명의 경우에 비해 유의하게 지연되고, 파형도 불명확하며 약해지는 경향이 있었다. 이것은 대조 1에서 더 현저하였다.

상기의 결과는 여러 조명장치에서 복사하는 광중에서 어떤 광은 인간의 ERP에 있어서의 P300파의 출현잠시를 지연시키는 것과 지연시키지 않는 것이 있다는 사실과 함께, 본 발명의 조명장치의 광은 조명에 사용될 때, 인간 ERP에서의 P300파의 출현잠시를 지연시키지 않는다는 것이 판명되었다. 대조 1 또는 2에서 알 수 있듯이, 종래에는 시각에 의해 물체를 있는 그대로 인지 및 판단하기가 쉽다고 생각해 왔던 평균 연색 평가수(Ra)가 큰 광이나 색온도가 높고 전광속이 큰 광에서 P300파의 출현잠시를 지연시킨다는 사실은 연속성, 아물거림, 색온도, 연색성, 이들의 에너지 분포, 통전전류의 파형, 전광속 및 봉입가스의 조명물 까지도 사람의 인지 또는 판단력에 미묘한 영향을 준다는 것을 시사한다.

본 실험에 있어서, 크레펠린 테스트에 의한 시작업을 부하하였으나, 문서작성 작업, 장부기입 작업, 제도작업, VDT 작업, 분석작업, 공정관리 작업, 칼라코오디네이션, 독서, 비디오 감상 및 아래에서 설명하는 란돌트 환(Landolt's ring) 말소 작업등의 시작업을 부하해도 같은 경향을 나타내었다. 그리고 크립톤 가스 봉입 백열전구 및 아르곤 가스 봉입 백열전구에서 얻어진 결과는 크세논 가스 봉입 백열전구에서 얻어진 결과에는 약간 못미치기는 하나, 필적할 만한 성적이 얻어졌다. 그리고 어떠한 백열전구의 경우에도 통전전압이 교류이거나 직류이더라도 그 전압치가 정격전압 보다 높지 않거나 그 정격의 약 130 % 보다 높을 때, 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시가 실질적으로 지연되었다.

아래에서 설명하는 실험예 2에서는 인간의 피험자에게 다른 시작업을 부하하고, 그때의 오작업의 비율을 조사하는 실험에 의해 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시의 지연과 인간의 인지 및 판단력과 밀접하게 관련된다는 사실을 분명히 하는 것이다.

[실험예 2]

하라다 가즈히꼬의「吳공업고등전문학교 연구보고」제17권, 제1호, 75∼78페이지(1981)에 기재된 방법에 따라, 본 발명의 조명장치를 사용한 조명하에서 란돌트 환의 컷라인(cut line)을 말소시키는 작업을 부하하고, 그때의 오작업율(%)을 가지고 인간의 인지 및 판단력에 대한 본 발명의 조명장치의 효과를 평가하였다.

즉, 시력 및 색각(color vision)이 정상인 8명의 남성 피험자(20∼22세, 평균 22세)를 실험예 1과 같이 다운 라이트 10개를 천정에 설치한 방에 수용하고, 백색대지(台紙)위에 부착된 다수의 란돌트 환의 컷라인을 말소하는 시작업을 40분동안 부하하였다. 시작업을 완료한 후, 각각의 대지를 회수하여 오작업율(%)을 구하였다. 그리고 오작업율의 높고 낮음에 따라 본 발명의 조명장치의 광이 피험자의 시각에 의한 인지 및 판단력에 미치는 영향을 평가하였다. 오작업율을 구할 때, 잘못 말소된 것과 말소되지 않은 것을 오작업으로 하였다.

실험 조건에 대해 보충 설명하면, 대지로서는 반사율 90 %의 백색양지(洋紙)를 사용하고, 외경 3.3 mm, 내경 2.0 mm, 환의 컷라인이 20 cm의 거리에서 약 5분의 시각이 되도록 랜돌트환 448개를 상하, 좌우, 경사의 8방향으로 일정간격으로 부착하였다. 448개의 랜돌트환의 색은 일본국 조명학회 발행의 "연색평가 색표 2"의 관찰용 관용색으로부터 5R4/12, 5YR6.5/12, 5Y8/12, 5Y9/3, 5G5/8, 2.5PB4/8 및 7.5P4/8의 7색(Musell color)를 사용하고, 각각의 색 56개씩 448개를 무작위로 부착하였다.

피험자가 대지를 깔아둔 작업대를 향해 자연스러운 자세로 앉히고 온 상태에서 부하하고, 대지의 조도는 1,000 ± 100 룩스로 하였다.

실험예 1에서와 같이, 내부 표면이 실리카로 피복된 연질유리 전구에 크세논 가스와 질소 가스를 7 : 2의 체적비로 봉입한 크세논 가스 봉입 백열전구를 다운라이트용 광원으로 사용하고, 도 1에 도시된 회로를 가진 전원수단에 의해 직류 116V에서 통전하였다. 대조도 실험예 1과 마찬가지로, 110 V 정격전압, 100 W 정격전력의 아르곤 가스 봉입 백열전구를 교류 110 V에서 통전시키므로써 얻어진 광(대조 1) 및 100 V 정격전압, 27 W 정격전력의 3파장역 발광형 형광등을 교류 100 V에서 통전시키므로써 얻어진 광(대조 2)을 사용하였다. 표 2의 결과는 피험자 8명의 평균치이다.

[표 2]

표 2에 나온 바와 같이, 본 발명에 의한 조명장치를 사용한 광 아래에서 시작업을 부하하면, 오작업율이 평균 0.3 %로서 극히 낮음이 판명되었다. 이것은 본 발명의 조명장치의 광이 조명에 이용될 때, 인간의 인지 및 판단력을 거의 감소시키지 않음을 지지하는 것이다.

3 파장역 발광형 형광등을 그 정격 교류전압에서 통전하는 대조 2의 경우에, 시작업의 오작업율이 본 발명의 경우보다 5배 높은 약 1.5 %나 되어, 대조 2가 조명에 사용될 때, 사용자의 인지 및 판단력을 감소시키지 않는다는 것을 시사한다. 백열전구를 정격대로의 교류전압으로 통전하는 대조 1의 경우, 대조 1정도는 되지않지만 시작업의 오작업율이 평균 0.9 %로서 본 발명보다 약 3배 높았다.

이상의 결과는 실험예 1에 나온 광원 종류와 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시 지연율과의 관계에서 잘 일치하고 있다. 이것은, 인간의 ERP에서의 P300파의 출현잠시 지연과 인간의 인지 및 판단력이 깊은 관련이 있고, 본 발명의 조명장치가 복사하는 광과 같이 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않는 광은 조명에 사용하면 인지 및 판단력을 고수준으로 유지함을 지지하는 것이다.

실시예 1 및 2에서 설명한 시작업 외에 작업자 또는 오퍼레이터가 문서작성 작업, 장부기입 작업, 제도작업, VDT 작업, 분석작업, 공정관리 작업, 칼라코오디네이션과 같은 실제 시작업을 수행할 때, P300파의 출현상황, 작업 또는 오퍼레이션 시간, 작업의 정밀도 및 오작업의 발생상황에 대해 더 연구한 결과, 본 발명의 조명장치가 대조 1 및 대조 2보다 더 우수하다는 것을 알았다. 이것은 본 발명의 조명장치가 시작업의 능률과 정밀도의 개선에 극히 유효함을 시사하는 것이다.

위에서 설명했듯이, 본 발명의 조명장치가 복사하는 광은 인간의 ERP에 있어서의 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않는다. 이것은 본 발명의 조명장치가 조명에 이용될 때 사용자의 인지 및 판단력을 감소시키지 않는다는 것을 의미한다.

이러한 이유 때문에, 본 발명의 조명장치는 작업자 및 오퍼레이터가 장시간에 걸쳐 세밀한 문자 및 도형을 세심하게 보아야 하는 문서작성 작업, 장부기입 작업, 제도작업, VDT 작업, 분석작업, 공정관리 작업, 독서 및 TV· 비디오 감상 등과 같은 시작업, 및 미묘한 색의 식별을 요하는 디자인, 옷만들기 및 건축의 칼라코오디네이션, 더욱이는 서화, 골동품, 보석 등의 감정을 위한 조명으로서 적합하다. 본 발명의 조명장치를 이러한 시작업에 이용하면 시작업이 비교적 장시간인 경우에도 작업자의 인지 및 판단력을 고수준으로 유지하기 때문에 오작업이 감소하고 작업에 요하는 시간도 단축할 수 있다. 따라서, 시작업의 능률과 정밀도가 크게 향상되며, 시작업으로 인한 피로도 감소된다.

게다가, 본 발명의 조명장치는 독창적인 의견 및 정확한 판단력을 요하는 회의나, 창조력이나 집중력이 필요한 소설, 그림, 학술연구 등의 창작작업에 적합하다.

Claims (4)

1. (1) (가) 크세논 가스, 크립톤 가스 및 아르곤 가스로 된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가스 15 ∼ 80 체적%와 질소가스 20 ∼ 75 체적%를 함유하는 충전 조성물을 가지며, (나) 유리관구내의 내압이 점등시에 약 700 ∼ 800 mmHg (Torr)이고, (다) 정격전력이 40 ∼ 100 W이며, (라) 정격의 105 ∼ 130 %의 직류전압으로 통전하여 약 290 ∼ 400 nm의 파장영역에서의 광 에너지 (W/㎚/㎠)를, 정격대로의 전압으로 통전할 경우보다 약 2배 내지 10배 증가시킬 경우, 인간의 사상(事象)관련 전위에 있어서의 P300파의 출현잠시(latency)를 실질적으로 지연시키지 않는 광을 복사하는 백열전구와,

   (2) 상기 백열전구에 상기 직류전압을 인가하는 전원을 포함해서 된 조명장치로서,

   (3) 상기 백열전구는, 상기 직류전압으로 통전할 경우, 인간의 사상관련 전위에 있어서, 시작업 부하직전과 부하직후의 P300파의 출현잠시의 차이로 정의되는 P300파의 출현잠시를 실질적으로 지연시키지 않는 광을 복사하는 것인 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원은 평활수단을 가진 정류회로를 포함하는 조명장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전원은,

   (가) 교류전원에 접속된 입력단과 백열전구에 접속된 출력단을 가진, 교류를 직류로 변환하는 정류회로와,

   (나) 상기 교류전원과 정류회로 사이에 접속된 주전로를 가진 제어정류 소자와,

   (다) 그 제어정류 소자의 제어극에 접속된 출력단을 가지며, 제어정류 소자의 도통을 상기 교류전원에 있어서의 영(零) 교차점의 시간간격에 근거하여 위상제어하는 위상제어 수단을 포함해서 된 조명장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 위상제어 수단은 마이크로 컴퓨터화되어 있는 조명장치.